變壓器故障分析與預防

陳有福 陳莉

1固原供電局，固原 寧夏 756000

2寧夏電力公司超高壓分公司，銀川750011

變壓器故障分析與預防

陳有福1陳莉2

1固原供電局，固原 寧夏 756000

2寧夏電力公司超高壓分公司，銀川750011

變壓器；故障分析；安全運行

引言

變壓器在電力系統中發揮著“心臟”的功能，是變電站的主要電氣設備之一，其主要作用是變換電壓，以利于功率的傳輸。因而，變壓器的運行狀況直接影響、甚至決定著電網的安全運行。雖然與其他電氣設備相比，變壓器的故障率比較低，但是在運行中一旦發生故障，將給電網的正常運行和工農業生產帶來嚴重的損失。

1 預防變壓器絕緣老化

（1）變壓器在正常運行條件下，由于長期受電、熱、機械力、氧化等作用,其絕緣材料的使用年限是一定的，在接近或達到使用年限時，繞組絕緣逐漸失去原有的彈性，變得脆弱，顏色枯焦變黑。這時，已老化的絕緣若受到劇烈振動、機械損傷、短路電動力等的作用，極易損壞，容易發生繞組相間或匝間短路故障，造成變壓器供電中斷、繞組燒損等嚴重事故。

（2）變壓器絕緣油在運行時可能與空氣接觸，并逐漸吸收空氣中的水分，從而降低絕緣性能；同時絕緣油也可能吸收、溶解大量空氣，由于油經常處于較高的工作溫度下，油與空氣中的氧接觸，會生成呈酸性的多種氧化物，不僅增加油的介質損耗，使油質劣化，而且會腐蝕銅、鋁、鐵、絕緣材料等。絕緣油老化嚴重，易產生故障隱患，影響變壓器的安全運行。

（3）為防止油溫異常引起事故，必須嚴格控制變壓器運行溫度。目前，使用的方法主要是采用具有多組控制接點的溫度計來監測變壓器的上層油溫。當出現高溫天氣、頻繁過負荷情況時，更要加強監測、密切關注上層油溫的上升，掌握變壓器負荷變異，避免變壓器長期處于高負荷運行狀態。此外，還要保證變壓器的冷卻系統始終處于良好運行狀態。可采用紅外成像技術，隨時掌握變壓器運行時溫度的變化，減少因油溫異常使絕緣老化引發的各類事故。

（4）在運行工作中，不定期用兆歐表對變壓器進行絕緣吸收比的搖測，通過檢測直流電阻，根據變壓器相間電阻值參數的平衡系數來發現問題；必要時還應將變壓器的直流泄漏電流值與往年或出廠時的數據進行比較,并施加交流工頻電壓進行絕緣強度檢查。（5）對變壓器絕緣油劣化的預防，主要是通過對變壓器介質損耗進行檢測。可從氫、烴類、CO、CO2、乙炔含量變化的氣相色譜法分析來判斷變壓器內部潛伏性故障，當氫、烴類含量急劇增加，而CO、CO2含量變化不大時，為裸金屬（如: 分接開關）過熱性故障；當CO、CO2含量急劇增加時，為固體絕緣物（木質、紙、紙板）過熱性故障；當氫、烴類氣體增加時，乙炔含量很高，為匝間短路或鐵芯多點接地等放電性故障。

2 預防變壓器過電壓引起故障

（1）在電力網中，變壓器的絕緣水平相對較低。為防止變壓器遭受雷電過電壓和操作過電壓的侵害，通常在變壓器的高、（中）低壓各側均裝設與其電壓等級相匹配的避雷器，并且避雷器的裝設位置要盡可能靠近變壓器，因為過電壓產生時所形成的沖擊波的多次折反射，仍然有可能使變壓器上出現的過電壓明顯高于避雷器的動作電壓或保護水平。

（2）因為變壓器各側均安裝有避雷器保護裝置，故各類過電壓的侵入一般不會對變壓器的絕緣形成直接威脅；但是，由于變壓器繞組中性點的接地方式有時要根據整個地區電網的調度需要而發生變化（主要是110kV電壓等級），如中性點由直接接地改為不接地，或與此相反。當中性點不接地時，為防止過電壓威脅中性點絕緣，也需要在中性點接入避雷器或放電間隙保護。

由圖2可知，不同光照強度處理下美麗兜蘭花期和花苞數量呈顯著的差異(P<0.05)。美麗兜蘭的花朵數量，P2處理比CK、P1、P3處理分別高出75.91%、34.99%、25.14%。說明美麗兜蘭在適宜的光照強度下有利于花朵的形成，光照太強及過度遮蔭均不利于花朵的形成。隨著光照強度的降低，美麗兜蘭花期天數呈先上升后下降的趨勢，美麗兜蘭花期天數排序為P1處理>P3處理>P2處理>CK處理，因此適當的遮蔭有利于美麗兜蘭花朵的生長和持續時間。

3 預防變壓器磁路故障

變壓器磁路故障主要反應在變壓器器芯內部的繞組和鐵芯之間。要確保穿芯螺絲、夾板與鐵芯之間有一定的安全距離，鐵芯硅鋼片組合之間的空隙要小。此外，要確保變壓器的鐵芯接地。變壓器鐵芯必須有一點可靠接地。若鐵芯接地不可靠，則鐵芯和夾件等金屬構件容易產生懸浮放電，損壞硅鋼片自身絕緣和油絕緣；若鐵芯發生多點接地，一方面會造成鐵芯局部短路過熱，另一方面也可能產生放電性故障。相比較而言，鐵芯多點接地故障更容易發生，其具體形式主要有以下幾種：

(1) 變壓器內存在導電懸浮物，在電磁場的作用下形成導電小橋,使鐵芯與油箱壁或油箱底部短接；

(2) 潛油泵軸承磨損產生的金屬粉末進入變壓器油箱中，導致鐵芯與油箱壁短接；

(3)變壓器油箱和散熱器在制造過程中，焊渣等清理不徹底, 在長期的強油循過程中，逐漸被油流帶出，將鐵芯和油箱壁短接；

(4) 鐵芯上落有細微金屬雜物,將鐵芯與夾件短接；

(5) 變壓器在制造或大修過程中,鐵刷絲、起重用的鋼絲繩的斷股及微小金屬絲在電磁場的作用下被豎起,造成鐵芯與油箱底部短接；

(6) 變壓器進水,使鐵芯底部絕緣墊塊受潮或穿芯螺桿絕緣損壞，引起鐵芯絕緣急劇下降，造成鐵芯多點接地。

4 預防變壓器分接開關故障

分接開關是變壓器結構中為數不多的可動部件，由于存在可動接點，且串接在高壓主回路中，因而分接開關的工作狀況直接關系到變壓器的安全運行，因分接開關故障導致變壓器停電、甚至損壞的事故時有發生。

（1）分接開關觸頭彈簧壓力不足，觸頭滾輪壓力不勻，使有效接觸面積減少，以及因鍍銀層的機械強度不夠而嚴重磨損等會引起分接開關燒毀。

（2）分接開關接觸不良，經受不起短路電流的沖擊而發生故障。

（3）倒分接開關時，由于分頭位置切換錯誤或不到位引起分接開關燒壞。

（4）相間距離不夠，或絕緣材料性能降低，在過電壓作用下短路。如發現電流、電壓、油位和聲音發生變化，應立即取油樣作氣相色譜分析。

（5）在運行中，開關接觸部分觸頭可能磨損，未用部分觸頭長期浸在油中可能因氧化而產生一層氧化膜，使分接頭接觸不良。因此，為防止分接開關故障，在進行周期試驗時，必須切換測量各分頭的直流電阻，其三相電阻相差值不應超過2%。

（6）倒分接頭時，應核對油箱外的分接開關指示器與內部接頭的實際連接情況，以保證接線正確。有載分接開關在帶電、負載狀態下進行換擋操作，動作負載大。若操作機構出現故障，輕者不能正確、迅速執行換擋操作，這類情況的發生往往是由于二次接線接觸不良、操作按鈕不復位、接觸器節點粘連等引起；重者引起切換接點間發生劇烈的放電，引起繞組匝間或相間短路，其中，分接開關的電氣限位和機械極限保護失靈是一個重要因素。因電氣限位和機械限位開關同時失靈，導致繞組短路放電，造成變壓器噴油而燒毀。

5 結論

以上僅是對變壓器異常運行與常見故障分析，由于變壓器故障并非某單一因素的反映，而是涉及諸多因素。因此，必要時必須進行變壓器的特性試驗及綜合分析，才能準確、可靠找出故障原因，判明故障性質，提出較完善的處理辦法，確保變壓器的安全運行。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.077

陳有福（1957.8） 男，大專學歷，現為變電運行高級技師，1996年6月畢業于華北電力大學（電力系統及自動化）專業。